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JP3307236B2 - Catalyst deterioration determination device for internal combustion engine - Google Patents

Catalyst deterioration determination device for internal combustion engine

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JP3307236B2
JP3307236B2 JP21270296A JP21270296A JP3307236B2 JP 3307236 B2 JP3307236 B2 JP 3307236B2 JP 21270296 A JP21270296 A JP 21270296A JP 21270296 A JP21270296 A JP 21270296A JP 3307236 B2 JP3307236 B2 JP 3307236B2
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air
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sensor
upstream
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JP21270296A
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典丈 光谷
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Toyota Motor Corp
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    • F01N11/007Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気ガス
浄化用触媒(三元触媒)の劣化判別装置に係わり、特に
三元触媒内での酸素収支均衡点の変動に起因する判定精
度の悪化を防止することのできる内燃機関の触媒劣化判
別装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for judging deterioration of a catalyst for purifying exhaust gas of an internal combustion engine (three-way catalyst), and in particular, deterioration of judgment accuracy caused by fluctuation of an oxygen balance point in the three-way catalyst. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine that can prevent the occurrence of deterioration.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、自動車用内燃機関において
は、排気ガス浄化対策として、排気ガス中の未燃成分
(HC,CO)の酸化と窒素酸化物(NOx )の還元と
を同時に促進する三元触媒が利用されている。そのよう
な三元触媒による酸化・還元能力を高めるためには、内
燃機関の燃焼状態を示す空燃比(A/F)を理論空燃比
近傍(ウィンドウ)に制御する必要がある。そのため、
内燃機関における燃料噴射制御においては、排気ガス中
の残留酸素濃度に基づき空燃比が理論空燃比よりもリッ
チかリーンかを感知するO2 センサ(酸素濃度センサ)
(図2参照)を設け、そのセンサ出力に基づいて燃料量
を補正する空燃比フィードバック制御が行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in internal combustion engines for automobiles, oxidation of unburned components (HC, CO) and reduction of nitrogen oxides (NO x ) in exhaust gas are simultaneously promoted as exhaust gas purification measures. A three-way catalyst is used. In order to increase the oxidation / reduction ability by such a three-way catalyst, it is necessary to control the air-fuel ratio (A / F) indicating the combustion state of the internal combustion engine to be close to the stoichiometric air-fuel ratio (window). for that reason,
In fuel injection control in an internal combustion engine, an O 2 sensor (oxygen concentration sensor) that detects whether the air-fuel ratio is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio based on the residual oxygen concentration in the exhaust gas.
(See FIG. 2), and the air-fuel ratio feedback control for correcting the fuel amount based on the sensor output is performed.

【0003】かかる空燃比フィードバック制御では、酸
素濃度を検出するO2 センサをできるだけ燃焼室に近い
箇所、すなわち触媒コンバータより上流側に設けている
が、そのO2 センサの出力特性のばらつきを補償するた
めに、触媒コンバータより下流側に第2のO2 センサを
更に設けたダブルO2 センサシステムも実現されてい
る。すなわち、触媒下流側では、排気ガスは十分に攪拌
されており、その酸素濃度も三元触媒の作用によりほぼ
平衡状態にあることにより、下流側O2 センサの出力
は、上流側O2 センサよりも緩やかに変化し、従って混
合気全体のリッチ/リーン傾向を示す。ダブルO2 セン
サシステムは、上流側O2 センサによるメイン空燃比フ
ィードバック制御に加え、下流側O2 センサによるサブ
空燃比フィードバック制御を実施するものであり、メイ
ン空燃比フィードバック制御による空燃比補正係数を、
下流側O2 センサの出力に基づいて修正することによ
り、上流側O2 センサの出力特性のばらつきを吸収し、
空燃比制御精度の向上を図っている。
In this air-fuel ratio feedback control, an O 2 sensor for detecting the oxygen concentration is provided as close to the combustion chamber as possible, that is, upstream of the catalytic converter, but the variation in output characteristics of the O 2 sensor is compensated. For this reason, a double O 2 sensor system further provided with a second O 2 sensor downstream of the catalytic converter has also been realized. That is, in the downstream side of the catalyst, the exhaust gas is sufficiently stirred, by which is in near equilibrium state by action of the oxygen concentration the three-way catalyst, the output of the downstream O 2 sensor, the upstream O 2 sensor Also changes slowly, thus indicating a rich / lean tendency for the entire mixture. The double O 2 sensor system performs the sub air-fuel ratio feedback control by the downstream O 2 sensor in addition to the main air-fuel ratio feedback control by the upstream O 2 sensor, and performs the air-fuel ratio correction coefficient by the main air-fuel ratio feedback control. ,
By correcting based on the output of the downstream O 2 sensor, variations in the output characteristics of the upstream O 2 sensor are absorbed,
The aim is to improve the air-fuel ratio control accuracy.

【0004】以上のような精密な空燃比制御を実施して
も、排気ガスの熱や鉛等の被毒より触媒が劣化してくる
と、十分な排気ガス浄化性能を得ることはできない。そ
こで、従来より、種々の触媒劣化検出装置が提案されて
いる。その一つは、下流側O 2 センサによって暖機後の
2 ストレージ効果(過剰の酸素を保持し未燃焼排気物
の浄化に利用する機能)の低下を検出することにより、
触媒の劣化を診断するものである。すなわち、触媒の劣
化は、結果として暖機後の浄化性能の低下を誘発する
が、この装置は、O2 ストレージ効果の低下を浄化性能
の低下と推定し、下流側O2 センサの出力信号を使用し
て、その軌跡長、フィードバック周波数等を求め、O2
ストレージ効果の低下を検出し、触媒の劣化を検出する
ものである。例えば、特開平5−98948号公報に開
示された装置は、理論空燃比へのフィードバック制御中
において上流側及び下流側O2 センサの出力の軌跡長を
求め、それらの比に基づき触媒劣化を検出する装置であ
る。
[0004] By performing the precise air-fuel ratio control described above,
Also, catalyst deteriorates due to heat of exhaust gas and poisoning such as lead
Thus, sufficient exhaust gas purification performance cannot be obtained. So
Here, conventionally, various catalyst deterioration detecting devices have been proposed.
I have. One of them is downstream O TwoAfter warm-up by sensor
OTwoStorage effect (unburned exhaust holding excess oxygen
Function that is used to purify wastewater)
This is to diagnose catalyst deterioration. In other words, poor catalyst
Causes a reduction in purification performance after warm-up
However, this device isTwoPurification performance to reduce storage effect
Is estimated to decrease and the downstream OTwoUsing the output signal of the sensor
To find the trajectory length, feedback frequency, etc.Two
Detects deterioration of storage effect and detects catalyst deterioration
Things. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-98948 discloses
The indicated device is under feedback control to stoichiometric air-fuel ratio
At the upstream and downstream OTwoThe path length of the sensor output
This is a device that detects catalyst deterioration based on these ratios.
You.

【0005】一方、近年においては、三元触媒が常に一
定の安定した浄化性能を発揮しうるように空燃比を制御
する内燃機関も開発されている。すなわち、O2 ストレ
ージ能力は、排気ガスがリーン状態にあるときに過剰分
の酸素を吸着し、排気ガスがリッチ状態にあるときに不
足分の酸素を放出することにより、排気ガスを浄化する
ものであるが、このような能力は有限なものである。従
って、O2 ストレージ能力を効果的に利用するために
は、排気ガスの空燃比が次にリッチ状態又はリーン状態
のいずれとなってもよいように、触媒中に貯蔵されてい
る酸素の量を所定量(例えば、最大酸素貯蔵量の半分)
に維持することが肝要であり、そのように維持されてい
れば、常に一定のO2 吸着・放出作用が可能となり、結
果として触媒による一定の酸化・還元能力が常に得られ
る。
On the other hand, in recent years, there has been developed an internal combustion engine that controls an air-fuel ratio so that a three-way catalyst can always exhibit a constant and stable purification performance. That is, the O 2 storage capacity purifies the exhaust gas by adsorbing excess oxygen when the exhaust gas is lean and releasing insufficient oxygen when the exhaust gas is rich. However, such capabilities are finite. Therefore, in order to utilize the O 2 storage capacity effectively, the amount of oxygen stored in the catalyst must be adjusted so that the air-fuel ratio of the exhaust gas may be either rich or lean next. Predetermined amount (for example, half of the maximum oxygen storage amount)
It is important to maintain a constant O 2 adsorption / desorption effect, and as a result, a constant oxidation / reduction capacity of the catalyst is always obtained.

【0006】このように触媒の浄化性能を維持すべくO
2 ストレージ量を一定に制御する内燃機関においては、
上流側空燃比センサとして空燃比をリニアに検出可能な
A/Fセンサ(図3参照)が用いられ、比例及び積分動
作(PI動作)によるフィードバック制御(F/B制
御)が行われる。すなわち、 次回燃料補正量=Kp *(今回の燃料差)+Ks *Σ
(これまでの燃料差) 但し、燃料差=(実際に筒内で燃焼せしめられた燃料
量)−(吸入空気をストイキとする目標筒内燃料量) 実際に筒内で燃焼せしめられた燃料量=空気量検出値/
空燃比検出値 Kp =比例項ゲイン Ks =積分項ゲイン なる演算により、フィードバック燃料補正量が算出され
る。
In order to maintain the purification performance of the catalyst as described above, O
(2) In an internal combustion engine that controls the storage amount constant,
An A / F sensor (see FIG. 3) capable of linearly detecting an air-fuel ratio is used as an upstream air-fuel ratio sensor, and feedback control (F / B control) by proportional and integral operations (PI operations) is performed. In other words, the next time fuel correction amount = K p * (difference this time of fuel) + K s * Σ
(Fuel difference up to now) Fuel difference = (Actual amount of fuel actually burned in the cylinder)-(Target in-cylinder fuel amount with stoichiometric intake air) Fuel amount actually burned in the cylinder = Air flow detection value /
The air-fuel ratio detection value K p = proportional term gain K s = integral term gain By the calculation, the feedback fuel correction amount is calculated.

【0007】上記した燃料補正量の演算式からわかるよ
うに、その比例項はO2 センサによるフィードバック制
御と同様に、空燃比を理論空燃比に維持すべく作用する
成分であり、積分項は定常偏差(オフセット)を消去す
るように作用する成分である。すなわち、この積分項の
作用により、触媒におけるO2 ストレージ量が一定に維
持される結果となる。例えば、急加速等でリーンガスが
発生した場合には、かかる積分項の作用により、リッチ
ガスが発生せしめられ、リーンガス発生の効果が相殺さ
れる。
As can be seen from the above equation for calculating the fuel correction amount, the proportional term is a component acting to maintain the air-fuel ratio at the stoichiometric air-fuel ratio, as in the feedback control by the O 2 sensor. It is a component that acts to eliminate the deviation (offset). That is, the action of the integral term results in that the O 2 storage amount in the catalyst is kept constant. For example, when lean gas is generated due to sudden acceleration or the like, the action of the integral term generates rich gas, and the effect of lean gas generation is offset.

【0008】かかるO2 ストレージ量一定制御システム
においても、上流側A/Fセンサの出力特性のばらつき
を補償するために、触媒下流側にO2 センサが設けられ
ることがある。従って、この場合にも、ダブルO2 セン
サシステムと同様に、触媒のO2 ストレージ効果の低下
をO2 センサで検出することにより、触媒の劣化を検出
することが考えられる。
In such an O 2 storage amount constant control system, an O 2 sensor may be provided downstream of the catalyst in order to compensate for variations in the output characteristics of the upstream A / F sensor. Therefore, also in this case, similarly to the double O 2 sensor system, it is conceivable to detect deterioration of the catalyst by detecting a decrease in the O 2 storage effect of the catalyst with the O 2 sensor.

【0009】しかし上流側A/Fセンサは排気ガス中の
残存酸素濃度に比例した信号を出力するのに対し、下流
側空燃比センサとして使用されるO2 センサは排気ガス
中の残存酸素濃度に応じたZ型出力特性を有しているた
め、軌跡長比に基づいて劣化判別を行う場合には出力特
性の相違に起因して誤判定が発生するおそれがある。即
ち三元触媒に流入する入りガス(触媒入りガス)の残存
酸素濃度の振幅が極く小さい場合もしくは極めて大きい
場合には三元触媒の劣化度合に係わらずA/Fセンサ出
力の軌跡長とO2 センサ出力の軌跡長との比はほぼ "
1.0" となるため劣化度合を正確に判別することはで
きない。
However, while the upstream A / F sensor outputs a signal proportional to the residual oxygen concentration in the exhaust gas, the O 2 sensor used as the downstream air-fuel ratio sensor detects the residual oxygen concentration in the exhaust gas. Since it has the corresponding Z-type output characteristic, when performing the deterioration determination based on the trajectory length ratio, there is a possibility that an erroneous determination may occur due to a difference in the output characteristic. That is, when the amplitude of the residual oxygen concentration of the gas (catalyst-containing gas) flowing into the three-way catalyst is extremely small or extremely large, regardless of the degree of deterioration of the three-way catalyst, the trajectory length of the A / F sensor output and O 2 The ratio of the sensor output to the track length is almost "
1.0 ", the degree of deterioration cannot be accurately determined.

【0010】この課題を解決するために本出願人は、上
流側A/Fセンサ出力の極小域においてほぼ零出力であ
り極大域において飽和特性を有する関数による出力変換
を行うことにより、上流側A/Fセンサ出力の極小域お
よび極大域における誤判別の発生を抑制した内燃機関の
触媒劣化判別装置を既に提案している(特願平8−60
933号)。
[0010] In order to solve this problem, the present applicant has performed an output conversion using a function having substantially zero output in a minimum region of the output of the upstream A / F sensor and having a saturation characteristic in a maximum region of the upstream A / F sensor. A catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine that suppresses the occurrence of erroneous determination in the minimum and maximum regions of the / F sensor output has already been proposed (Japanese Patent Application No. Hei 8-60).
No. 933).

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら三元触媒
が正常であっても酸素収支均衡点、即ち酸素の吸着能力
と放出能力との均衡が異なる場合には、触媒入りガスの
空燃比の変動幅が同じであってもO2 センサの振れ方
(振幅)が相違するため三元触媒の劣化判別精度が悪化
するおそれがある。
However, even if the three-way catalyst is normal, if the oxygen balance point is different, that is, if the balance between the oxygen adsorption capacity and the oxygen release capacity is different, the fluctuation range of the air-fuel ratio of the gas containing the catalyst is changed. Even if the two values are the same, there is a possibility that the accuracy of determining the deterioration of the three-way catalyst may be deteriorated due to the difference in the swing (amplitude) of the O 2 sensor.

【0012】図4は上記課題の説明図であって、(イ)
は上流側A/Fセンサの出力、(ロ)はO2 センサ出力
を表している。即ちO2 センサは時刻t3 以前はリッチ
であり、時刻t3 でリッチからリーンに反転する場合を
示している。時刻t1 において触媒入りガスの空燃比が
大きくリーン側に振れるとO2 センサ出力はリッチ状態
からリーン方向に大きく振れるため、O2 センサ下流側
酸素センサ出力の軌跡は長くなる。
FIG. 4 is an explanatory view of the above problem.
Represents the output of the upstream A / F sensor, and (b) represents the output of the O 2 sensor. That O 2 sensor time t 3 before is rich, shows the case of inverted from rich to lean at time t 3. Air-fuel ratio swings largely lean side when the O 2 sensor output catalysts containing gas at time t 1 since largely fluctuates from the rich state to the lean direction, the trajectory of the O 2 sensor downstream oxygen sensor output becomes longer.

【0013】これに対し、時刻t2 において触媒入りガ
スの空燃比が大きくリッチ側に振れるとO2 センサ出力
はリッチ状態からさらにリッチ方向に振れるため、出力
は飽和しO2 センサ下流側酸素センサ出力の軌跡は短く
なる。同様に時刻t4 において触媒入りガスの空燃比が
大きくリーン側に振れるとO 2 センサ出力はリーン状態
からさらにリーン方向に振れるため、出力は飽和しO 2
センサ出力の軌跡は短くなる。
On the other hand, at time tTwoGas containing catalyst
If the air-fuel ratio of the fuelTwoSensor output
Swings from the rich state to the rich direction, so the output
Is saturated and OTwoThe trajectory of the oxygen sensor output downstream of the sensor is short
Become. Similarly, time tFourThe air-fuel ratio of the gas containing the catalyst
It is O when it swings to the lean side greatly TwoSensor output is lean
, The output saturates and O Two
The locus of the sensor output becomes shorter.

【0014】これに対し、時刻t5 において触媒入りガ
スの空燃比が大きくリッチ側に振れるとO2 センサ出力
はリッチ状態からリーン方向に大きく振れるため、O2
センサ出力の軌跡は長くなる。即ち、触媒入りガスの空
燃比の変動幅が同じであってもO2 センサ出力の振幅
は、三元触媒から流出する排気ガス(触媒出ガス)がリ
ーン状態にあるかリッチ状態にあるかによって相違し、
劣化判別精度が悪化するおそれが生じる。
[0014] In contrast, since the air-fuel ratio of the catalyst entering gas swings largely rich side O 2 sensor output is largely fluctuates from the rich state to the lean direction at time t 5, O 2
The locus of the sensor output becomes longer. That is, even if the fluctuation width of the air-fuel ratio of the gas containing the catalyst is the same, the amplitude of the O 2 sensor output depends on whether the exhaust gas (catalyst exit gas) flowing out of the three-way catalyst is in a lean state or a rich state. Different,
There is a possibility that the accuracy of the deterioration determination is deteriorated.

【0015】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、三元触媒内での酸素収支均衡点の変動に起因する
判別精度の悪化を防止することのできる内燃機関の触媒
劣化判別装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and is caused by a change in the oxygen balance point in the three-way catalyst.
An object of the present invention is to provide a catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine that can prevent deterioration of the determination accuracy.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】図1は本発明にかかる内
燃機関の触媒劣化判別装置の基本構成図である。請求項
1にかかる内燃機関の触媒劣化判別装置は、内燃機関の
排気通路に設けられた排気浄化触媒の上流側に設けられ
排気ガス中の酸素濃度にほぼ比例する出力特性を有する
上流側空燃比センサ11と、上流側空燃比センサ11の
出力に応じて機関空燃比が目標空燃比となるようにフィ
ードバック制御する空燃比フィードバック制御手段13
と、排気浄化触媒の下流側に設けられ排気ガス中の酸素
濃度に応じた出力特性を有する下流側空燃比センサ12
と、下流側空燃比センサ12の出力に基づいて排気浄化
触媒の空燃比中心値を推定する空燃比中心値推定手段1
4と、空燃比中心値推定手段14で推定された排気浄化
触媒中の空燃比中心値に応じて上流側空燃比センサ11
の出力を劣化判別用出力に換算する上流側空燃比センサ
出力換算手段15と、空燃比フィードバック制御手段1
3による空燃比フィードバック制御の実行中の所定期間
内に上流側空燃比センサ出力換算手段15により換算さ
れた劣化判別用出力と下流側空燃比センサ12の出力に
基づいて排気浄化触媒の劣化を判別する触媒劣化判別手
段16と、を具備する。
FIG. 1 is a basic block diagram of an apparatus for judging catalyst deterioration of an internal combustion engine according to the present invention. According to a first aspect of the present invention, there is provided a catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine, which is provided upstream of an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and has an output characteristic that is substantially proportional to an oxygen concentration in exhaust gas. Sensor 11 and air-fuel ratio feedback control means 13 for performing feedback control according to the output of upstream air-fuel ratio sensor 11 so that the engine air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio.
And a downstream air-fuel ratio sensor 12 provided on the downstream side of the exhaust purification catalyst and having an output characteristic corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas.
Air-fuel ratio center value estimating means 1 for estimating the air-fuel ratio center value of the exhaust purification catalyst based on the output of the downstream air-fuel ratio sensor 12
4 and the upstream air-fuel ratio sensor 11 according to the air-fuel ratio center value in the exhaust purification catalyst estimated by the air-fuel ratio center value estimating means 14.
Upstream air-fuel ratio sensor output converting means 15 for converting the output of the air-fuel ratio into an output for deterioration determination, and air-fuel ratio feedback control means 1
3. The deterioration of the exhaust gas purification catalyst is determined based on the deterioration determination output converted by the upstream air-fuel ratio sensor output conversion means 15 and the output of the downstream air-fuel ratio sensor 12 within a predetermined period during the execution of the air-fuel ratio feedback control by the control unit 3. And a catalyst deterioration determining means 16.

【0017】本装置によれば、排気浄化触媒中の空燃比
中心値に応じて上流側空燃比センサの出力を劣化判別用
出力に換算する換算関数が変更される。請求項2にかか
る内燃機関の触媒劣化判別装置は、空燃比中心値推定手
段が、下流側空燃比センサ出力の時間的移動平均値を演
算するものである。本装置によれば、下流側空燃比セン
サ出力の時間的移動平均値に応じて上流側空燃比センサ
の出力を劣化判別用出力に換算する換算関数が変更され
る。
According to the present device, the conversion function for converting the output of the upstream air-fuel ratio sensor to the output for determining deterioration is changed according to the air-fuel ratio center value in the exhaust purification catalyst. According to a second aspect of the present invention, the air-fuel ratio center value estimating means calculates a temporal moving average value of the output of the downstream air-fuel ratio sensor. According to the present device, the conversion function for converting the output of the upstream air-fuel ratio sensor into the output for deterioration determination is changed according to the temporal moving average value of the output of the downstream air-fuel ratio sensor.

【0018】請求項3にかかる内燃機関の触媒劣化判別
装置は、上流側空燃比センサ出力換算手段が、上流側空
燃比センサの出力の振幅が大きくなると劣化判別用出力
が飽和する換算特性を使用して上流側空燃比センサの出
力を劣化判別用出力に換算するものである。 本装置によ
れば、上流側空燃比センサの振幅が大きいときは劣化判
別用出力が飽和する換算特性が使用される。 請求項4に
かかる内燃機関の触媒劣化判別装置は、上流側空燃比セ
ンサ出力換算手段が、空燃比中心値推定手段において排
気浄化触媒の空燃比中心値がリッチ側にあると判断され
た場合には上流側空燃比センサの出力がリッチであると
きに劣化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性
を使用して上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力
に換算するリッチ側換算手段を具備する。 本装置によれ
ば、触媒の空燃比がリッチであれば上流側空燃比がリッ
チのときは理論空燃比側に補正される。 請求項5にかか
る内燃機関の触媒劣化判別装置は、上流側空燃比センサ
出力換算手段が、空燃比中心値推定手段において排気浄
化触媒の空燃比中心値がリーン側にあると判断された場
合には上流側空燃比センサの出力がリーンであるときに
劣化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使
用して上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に換
算するリーン側換算手段を具備する。 本装置によれば、
触媒の空燃比がリーンであれば上流側空燃比がリーンの
ときは理論空燃比側に補正される。 請求項6にかかる内
燃機関の触媒劣化判別装置は、上流側空燃比センサ出力
換算手段が、空燃比中心値推定手段において排気浄化触
媒の空燃比中心値がリッチ側にあると判断された場合に
は上流側空燃比センサの出力がリッチであるときに劣化
判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使用し
て上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に換算す
るリッチ側換算手段と、空燃比中心値推定手段において
排気浄化触媒の空燃比中心値がリーン側にあると判断さ
れた場合には上流側空燃比センサの出力がリーンである
ときに劣化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特
性を使用して上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出
力に換 算するリーン側換算手段を具備する。 本装置によ
れば、触媒の空燃比がリッチであれば上流側空燃比がリ
ッチのときは理論空燃比側に補正され、触媒の空燃比が
リーンであれば上流側空燃比がリーンのときは理論空燃
比側に補正される。
According to a third aspect of the present invention, the upstream air-fuel ratio sensor output conversion means includes an upstream air-fuel ratio sensor.
When the amplitude of the output of the fuel ratio sensor increases, the output for deterioration determination
Of the upstream air-fuel ratio sensor using the conversion characteristic
The force is converted into a deterioration determination output. By this device
If the amplitude of the upstream air-fuel ratio sensor is large,
A conversion characteristic that saturates the separate output is used. Claim 4
Such a device for determining catalyst deterioration of an internal combustion engine includes an upstream air-fuel ratio sensor.
The sensor output conversion means outputs the air-fuel ratio center value
It is determined that the air-fuel ratio center value of the gas purification catalyst is on the rich side.
If the output of the upstream air-fuel ratio sensor is rich
Characteristics to correct the deterioration determination output to the stoichiometric air-fuel ratio side
The output of the upstream air-fuel ratio sensor using the
And a rich-side conversion means for converting into With this device
If the air-fuel ratio of the catalyst is rich, the
In the case of h, it is corrected to the stoichiometric air-fuel ratio side. Claim 5
The internal combustion engine catalyst degradation determination device is an upstream air-fuel ratio sensor.
The output conversion means uses the air-fuel ratio
If it is determined that the center value of the air-fuel ratio of the
When the output of the upstream air-fuel ratio sensor is lean
The conversion characteristic that corrects the deterioration determination output to the stoichiometric air-fuel ratio side is used.
To convert the output of the upstream air-fuel ratio sensor to the output for
And a lean-side conversion means for calculating. According to this device,
If the catalyst has a lean air-fuel ratio, the upstream air-fuel ratio
At this time, it is corrected to the stoichiometric air-fuel ratio. According to claim 6
The catalyst deterioration determination device of the fuel engine outputs the upstream air-fuel ratio sensor.
The conversion means is a means for estimating the exhaust gas in the air-fuel ratio center value estimation means.
When it is determined that the air-fuel ratio center value of the medium is on the rich side
Deteriorates when the output of the upstream air-fuel ratio sensor is rich
Use the conversion characteristic to correct the discrimination output to the stoichiometric air-fuel ratio side.
The output of the upstream air-fuel ratio sensor to the output for deterioration determination
Rich-side conversion means and air-fuel ratio center value estimation means
It is determined that the center value of the air-fuel ratio of the exhaust purification catalyst is on the lean side.
The output of the upstream air-fuel ratio sensor is lean
Conversion characteristic to correct the deterioration determination output to the stoichiometric air-fuel ratio
The output of the upstream air-fuel ratio sensor for deterioration determination using
Comprising a lean-side converting unit that translated into force. By this device
If the air-fuel ratio of the catalyst is rich, the air-fuel ratio
Is switched to the stoichiometric air-fuel ratio when the
If lean, stoichiometric when upstream air-fuel ratio is lean
Corrected to the ratio side.

【0019】請求項7にかかる内燃機関の触媒劣化判別
装置は、下流側空燃比センサが酸素濃度センサであり空
燃比中心値推定手段14で推定された排気浄化触媒中の
空燃比中心値に基づいて上流側空燃比センサ11出力に
対する上下限値を決定する上下限値決定手段17と、上
流側空燃比センサ11出力が上下限値決定手段14で決
定された上下限値を越えたときには劣化判別手段による
排気浄化触媒の劣化判別を中止する劣化判別中止手段1
8をさらに具備する。 本装置によれば、上流側空燃比セ
ンサ出力が上下限値を越えたときには排気浄化触媒の劣
化判別が中止される。 請求項8にかかる内燃機関の触媒
劣化判別装置は、上下限値決定手段が、上流側空燃比セ
ンサ出力換算手段により換算された劣化判別用出力は飽
和しないが、上流側空燃比センサの出力が飽和し始める
値を上下限値とする。 本装置によれば、換算された劣化
判別用出力は飽和しないが、上流側空燃比センサの出力
が飽和し始める値が上下限値として決定される。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for judging catalyst deterioration of an internal combustion engine.
In the device, the downstream air-fuel ratio sensor is an oxygen
In the exhaust gas purification catalyst estimated by the fuel ratio center value estimation means 14,
Output to the upstream air-fuel ratio sensor 11 based on the air-fuel ratio center value
Upper and lower limit value determining means 17 for determining upper and lower limit values for
The output of the upstream air-fuel ratio sensor 11 is determined by the upper / lower limit value determining means 14.
When the value exceeds the specified upper and lower limits,
Deterioration determination stop means 1 for stopping the deterioration determination of the exhaust purification catalyst
8 is further provided. According to this device, the upstream air-fuel ratio
When the sensor output exceeds the upper and lower limits, the exhaust purification catalyst
The discrimination is stopped. A catalyst for an internal combustion engine according to claim 8.
In the deterioration determination device, the upper / lower limit value determining means includes an upstream air-fuel ratio sensor.
The deterioration determination output converted by the sensor output conversion means
But the output of the upstream air-fuel ratio sensor begins to saturate
Values are upper and lower limits. According to this device, the converted deterioration
The output for determination does not saturate, but the output of the upstream air-fuel ratio sensor
Are determined as upper and lower limits.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。図5は、本発明の一実施
形態に係る触媒劣化判別装置を備えた電子制御式内燃機
関の全体概要図である。内燃機関の燃焼に必要な空気
は、エアクリーナ2でろ過され、スロットルボデー4を
通ってサージタンク(インテークマニホルド)6で各気
筒の吸気管7に分配される。なお、その吸入空気流量
は、スロットルボデー4に設けられたスロットル弁5に
より調節される。また、吸入空気温度は、吸気温センサ
43により検出される。さらに吸気管圧力は、バキュー
ムセンサ41によって検出される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 5 is an overall schematic diagram of an electronically controlled internal combustion engine including the catalyst deterioration determination device according to one embodiment of the present invention. Air required for combustion of the internal combustion engine is filtered by an air cleaner 2, passed through a throttle body 4, and distributed to an intake pipe 7 of each cylinder by a surge tank (intake manifold) 6. The intake air flow rate is adjusted by a throttle valve 5 provided on the throttle body 4. The intake air temperature is detected by an intake air temperature sensor 43. Further, the intake pipe pressure is detected by a vacuum sensor 41.

【0021】スロットル弁5の開度は、スロットル開度
センサ42により検出される。また、スロットル弁5が
全閉状態のときには、アイドルスイッチ52がオンとな
り、その出力であるスロットル全閉信号がアクティブと
なる。また、スロットル弁5をバイパスするアイドルア
ジャスト通路8には、アイドル時の空気流量を調節する
ためのアイドル回転速度制御弁(ISCV)66が設け
られている。
The opening of the throttle valve 5 is detected by a throttle opening sensor 42. When the throttle valve 5 is in the fully closed state, the idle switch 52 is turned on, and the throttle fully closed signal output from the idle switch 52 becomes active. The idle adjustment passage 8 that bypasses the throttle valve 5 is provided with an idle rotation speed control valve (ISCV) 66 for adjusting the air flow during idling.

【0022】一方、燃料タンク10に貯蔵された燃料
は、燃料ポンプ11によりくみ上げられ、燃料配管12
を経て燃料噴射弁60により吸気管7に噴射される。吸
気管7では、空気と燃料とが混合され、その混合気は、
吸気弁24を介して内燃機関本体すなわち気筒(シリン
ダ)20の燃焼室21に吸入される。燃焼室21におい
て、混合気は、ピストン23により圧縮された後、点火
されて爆発・燃焼し、動力を発生する。そのような点火
は、点火信号を受けたイグナイタ62が、点火コイル6
3の1次電流の通電及び遮断を制御し、その2次電流
が、点火ディストリビュータ64を介してスパークプラ
グ65に供給されることによりなされる。
On the other hand, the fuel stored in the fuel tank 10 is pumped up by the fuel pump 11 and
Is injected into the intake pipe 7 by the fuel injection valve 60. In the intake pipe 7, air and fuel are mixed, and the air-fuel mixture is
It is sucked into the combustion chamber 21 of the internal combustion engine main body, that is, the cylinder 20 via the intake valve 24. In the combustion chamber 21, the air-fuel mixture is compressed by the piston 23, ignited, exploded and burned to generate power. Such an ignition is performed by the igniter 62 receiving the ignition signal,
3 is controlled by energizing and interrupting the primary current, and the secondary current is supplied to the spark plug 65 via the ignition distributor 64.

【0023】なお、点火ディストリビュータ64には、
その軸が例えばクランク角(CA)に換算して720°
CAごとに基準位置検出用パルスを発生させる基準位置
検出センサ50、及び30°CAごとに位置検出用パル
スを発生させるクランク角センサ51が設けられてい
る。なお、実際の車速は、車速を表す出力パルスを発生
させる車速センサ53によって検出される。また、内燃
機関本体(気筒)20は、冷却水通路22に導かれた冷
却水により冷却され、その冷却水温度は、水温センサ4
4によって検出される。
The ignition distributor 64 includes:
Its axis is, for example, 720 ° in terms of crank angle (CA).
A reference position detection sensor 50 for generating a reference position detection pulse for each CA and a crank angle sensor 51 for generating a position detection pulse for each 30 ° CA are provided. Note that the actual vehicle speed is detected by a vehicle speed sensor 53 that generates an output pulse representing the vehicle speed. The internal combustion engine body (cylinder) 20 is cooled by cooling water guided to a cooling water passage 22, and the temperature of the cooling water is measured by a water temperature sensor 4.
4 detected.

【0024】燃焼した混合気は、排気ガスとして排気弁
26を介して排気マニホルド30に放出され、次いで排
気管34に導かれる。なお、排気管34には、排気ガス
中の酸素濃度に基づき空燃比をリニアに検出する上流側
A/Fセンサ45が設けられている。さらにそれより下
流の排気系には、触媒コンバータ38が設けられてお
り、その触媒コンバータ38には、排気ガス中の未燃成
分(HC,CO)の酸化と窒素酸化物(NOx )の還元
とを同時に促進する三元触媒が収容されている。こうし
て触媒コンバータ38において浄化された排気ガスが大
気中に排出される。
The burned air-fuel mixture is discharged to the exhaust manifold 30 via the exhaust valve 26 as exhaust gas, and then guided to the exhaust pipe 34. The exhaust pipe 34 is provided with an upstream A / F sensor 45 for linearly detecting the air-fuel ratio based on the oxygen concentration in the exhaust gas. Further, a catalytic converter 38 is provided in the exhaust system downstream of the catalytic converter 38. The catalytic converter 38 oxidizes unburned components (HC, CO) in the exhaust gas and reduces nitrogen oxides (NO x ). And a three-way catalyst which simultaneously promotes the above. The exhaust gas thus purified in the catalytic converter 38 is discharged into the atmosphere.

【0025】また、この内燃機関は、上流側A/Fセン
サ45による空燃比フィードバック制御の制御中心を変
動させることにより上流側A/Fセンサ45の出力特性
のばらつきを補償するサブ空燃比フィードバック制御を
実施する内燃機関であり、触媒コンバータ38より下流
の排気系には、O2 センサ(または下流側A/Fセン
サ)46が設けられている。
Further, in this internal combustion engine, the sub-air-fuel ratio feedback control for compensating the variation of the output characteristics of the upstream A / F sensor 45 by changing the control center of the air-fuel ratio feedback control by the upstream A / F sensor 45 is performed. The exhaust system downstream of the catalytic converter 38 is provided with an O 2 sensor (or a downstream A / F sensor) 46.

【0026】内燃機関電子制御ユニット(ECU)70
は、燃料噴射制御(空燃比制御)、点火時期制御、アイ
ドル回転速度制御などに加え、触媒劣化判別処理を実行
するマイクロコンピュータシステムであり、そのハード
ウェア構成は、図6のブロック図に示される。リードオ
ンリメモリ(ROM)73に格納されたプログラム及び
各種のマップに従って、中央処理装置(CPU)71
は、各種センサ及びスイッチからの信号をA/D変換回
路75又は入力インタフェース回路76を介して入力
し、その入力信号に基づいて演算処理を実行し、その演
算結果に基づき駆動制御回路77a〜77dを介して各
種アクチュエータ用制御信号を出力する。ランダムアク
セスメモリ(RAM)74は、その演算・制御処理過程
における一時的なデータ記憶場所として使用される。ま
た、バックアップRAM79は、バッテリ(図示せず)
に直接接続されることにより電力の供給を受け、イグニ
ションスイッチがオフの状態においても保持されるべき
データ(例えば、各種の学習値)を格納するために使用
される。また、これらのECU内の各構成要素は、アド
レスバス、データバス、及びコントロールバスからなる
システムバス72によって接続されている。
Electronic control unit (ECU) 70 for the internal combustion engine
Is a microcomputer system that executes catalyst deterioration determination processing in addition to fuel injection control (air-fuel ratio control), ignition timing control, idle rotation speed control, and the like. The hardware configuration is shown in the block diagram of FIG. . A central processing unit (CPU) 71 according to a program and various maps stored in a read only memory (ROM) 73.
Inputs signals from various sensors and switches via an A / D conversion circuit 75 or an input interface circuit 76, executes arithmetic processing based on the input signals, and drives control circuits 77a to 77d based on the arithmetic results. And outputs control signals for various actuators via the. The random access memory (RAM) 74 is used as a temporary data storage place in the operation / control processing. The backup RAM 79 is provided with a battery (not shown).
Is directly connected to the power supply, and is used to store data (for example, various learning values) to be held even when the ignition switch is off. Each component in the ECU is connected by a system bus 72 including an address bus, a data bus, and a control bus.

【0027】以上のようなハードウェア構成を有する内
燃機関において実行されるECU70の内燃機関制御処
理について、以下、説明する。点火時期制御は、クラン
ク角センサ51から得られる内燃機関回転速度及びその
他のセンサからの信号により、内燃機関の状態を総合的
に判定し、最適な点火時期を決定し、駆動制御回路77
bを介してイグナイタ62に点火信号を送るものであ
る。
An internal combustion engine control process of the ECU 70 executed in the internal combustion engine having the above hardware configuration will be described below. The ignition timing control comprehensively determines the state of the internal combustion engine based on the internal combustion engine rotation speed obtained from the crank angle sensor 51 and signals from other sensors, determines an optimal ignition timing, and determines a drive control circuit 77.
The ignition signal is sent to the igniter 62 via the line b.

【0028】また、アイドル回転速度制御は、アイドル
スイッチ52からのスロットル全閉信号及び車速センサ
53からの車速信号によってアイドル状態を検出すると
ともに、水温センサ44からの内燃機関冷却水温度等に
よって決められる目標回転速度と実際の内燃機関回転速
度とを比較し、その差に応じて目標回転速度となるよう
に制御量を決定し、駆動制御回路77cを介してISC
V66を制御して空気量を調節することにより、最適な
アイドル回転速度を維持するものである。
In the idle speed control, the idle state is detected by a throttle fully closed signal from an idle switch 52 and a vehicle speed signal from a vehicle speed sensor 53, and is determined by the temperature of the internal combustion engine cooling water from a water temperature sensor 44, and the like. The target rotational speed is compared with the actual internal combustion engine rotational speed, and a control amount is determined so as to be the target rotational speed according to the difference, and the ISC is determined via the drive control circuit 77c.
By controlling the V66 to adjust the amount of air, the optimum idle rotation speed is maintained.

【0029】以下では、空燃比制御(燃料噴射制御)及
び本発明に係る触媒劣化判別処理について詳細に説明す
べく、関連する処理ルーチンの手順を順次示す。図7
は、筒内空気量推定及び目標筒内燃料量算出ルーチンの
処理手順を示すフローチャートである。本ルーチンは、
所定のクランク角ごとに実行される。まず、本ルーチン
の前回までの実行により得られている筒内空気量MCi
及び目標筒内燃料量FCRi を更新する。すなわち、第
i(i=0,1,…,n−1)回前のMCi 及びFCR
i を、第“i+1”回前のMCi+1 及びFCRi+1 とす
る(ステップ702)。これは図8に示されるように、
過去n回分の筒内空気量MCi 及び目標筒内燃料量FC
i のデータをRAM74内に記憶し、今回新たにMC
0 及びFCR0 を算出するためである。
In the following, in order to describe in detail the air-fuel ratio control (fuel injection control) and the catalyst deterioration determination processing according to the present invention, the procedures of related processing routines will be sequentially shown. FIG.
5 is a flowchart showing a processing procedure of a cylinder air amount estimation and a target cylinder fuel amount calculation routine. This routine is
It is executed at every predetermined crank angle. First, the in-cylinder air amount MC i obtained by the previous execution of this routine
And updating the target cylinder fuel amount FCR i. That is, MC i and FCR of the i-th (i = 0, 1,..., N−1) times
i is set to MC i + 1 and FCR i + 1 of the “i + 1” th time before (step 702). This is shown in FIG.
In-cylinder air amount MC i and target in-cylinder fuel amount FC for the past n times
The data of R i is stored in the RAM 74, and the MC
0 and FCR 0 are calculated.

【0030】次いで、バキュームセンサ41、クランク
角センサ51、及びスロットル開度センサ42からの出
力に基づいて、現在の吸気管圧力PM、内燃機関回転速
度NE、及びスロットル開度TAを求める(ステップ7
04)。次いで、これらのPM、NE、及びTAのデー
タより、筒内に供給される空気量MC0 を推定する(ス
テップ706)。なお、一般に、筒内空気量は、吸気管
圧力PMおよび内燃機関回転速度NEから推定可能であ
るが、本実施例では、吸気管圧力PMの値の変化より過
渡状態を検出し、過渡状態においても精密な空気量が算
出されるようにしている。
Next, based on the outputs from the vacuum sensor 41, the crank angle sensor 51, and the throttle opening sensor 42, the current intake pipe pressure PM, the internal combustion engine rotational speed NE, and the throttle opening TA are obtained (step 7).
04). Next, the air amount MC 0 supplied into the cylinder is estimated from the data of PM, NE, and TA (Step 706). In general, the in-cylinder air amount can be estimated from the intake pipe pressure PM and the internal combustion engine rotation speed NE. However, in this embodiment, a transient state is detected from a change in the value of the intake pipe pressure PM. Also, a precise air amount is calculated.

【0031】次いで、筒内空気量MC0 及び理論空燃比
AFTに基づき、 FCR0 ←MC0 /AFT なる演算を実行して、混合気を理論空燃比とするために
筒内に供給されるべき目標燃料量FCR0 を算出する
(ステップ708)。このようにして算出された筒内空
気量MC0 及び目標筒内燃料量FCR0 は、今回得られ
た最新のデータとして、図8に示されるような形式でR
AM74内に記憶される。
Next, based on the in-cylinder air amount MC 0 and the stoichiometric air-fuel ratio AFT, an operation of FCR 0 ← MC 0 / AFT is executed, and the air-fuel mixture should be supplied into the cylinder to obtain the stoichiometric air-fuel ratio. The target fuel amount FCR 0 is calculated (step 708). The in-cylinder air amount MC 0 and the target in-cylinder fuel amount FCR 0 calculated in this way are the latest data obtained this time, in the form shown in FIG.
Stored in AM74.

【0032】図9は、メイン空燃比フィードバック制御
ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。この
ルーチンは、所定のクランク角ごとに実行される。ま
ず、フィードバックを実行すべき条件が成立するか否か
を判定する(ステップ902)。例えば、冷却水温が所
定値以下の時、機関始動中、始動後増量中、暖機増量
中、上流側A/Fセンサ45の出力信号変化がない時、
燃料カット中、等はフィードバック条件不成立となり、
その他の場合は条件成立となる。条件不成立のときに
は、フィードバック制御による燃料補正量DFを0とし
(ステップ916)、本ルーチンを終了する。
FIG. 9 is a flowchart showing the processing procedure of the main air-fuel ratio feedback control routine. This routine is executed every predetermined crank angle. First, it is determined whether a condition for executing feedback is satisfied (step 902). For example, when the cooling water temperature is equal to or lower than a predetermined value, during engine startup, during post-start increase, during warm-up increase, when there is no change in the output signal of the upstream A / F sensor 45,
During fuel cut, etc., the feedback condition is not satisfied,
In other cases, the condition is satisfied. When the condition is not satisfied, the fuel correction amount DF by the feedback control is set to 0 (step 916), and this routine ends.

【0033】フィードバック条件成立時には、本ルーチ
ンの前回までの走行により得られている燃料量差(実際
に筒内で燃焼せしめられた燃料量と目標筒内燃料量との
差)FDi を更新する。すなわち、第i(i=0,1,
…,m−1)回前のFDi を第“i+1”回前のFD
i+1 とする(ステップ904)。これは、過去m回分の
燃料量差FDi のデータをRAM74内に記憶し、今回
新たに燃料量差FD0 を算出するためである。
[0033] During satisfied feedback condition, updates the FD i (the difference between the actual amount of fuel that is burned in the cylinder and target cylinder fuel amount) fuel amount difference is obtained by the running up to the previous routine . That is, the i-th (i = 0, 1,
.., M−1) times the FD i before the “i + 1” th times FD i
i + 1 is set (step 904). This is to store data of the past m times the fuel amount difference FD i in RAM 74, calculates a new fuel amount difference FD 0 time.

【0034】次いで、上流側A/Fセンサ45の出力電
圧値VAFを検出する(ステップ906)。次いで、後
述するサブ空燃比フィードバック制御により算出されて
いる上流側A/Fセンサ出力電圧補正量DVにより、 VAF←VAF+DV なる演算を実行して、上流側A/Fセンサ出力電圧VA
Fを補正する(ステップ908)。このような補正によ
り、サブ空燃比フィードバック制御において目標電圧に
達するまで、空燃比変動の中心が徐々にシフトしていく
こととなる。そして、このような補正後のVAFに基づ
き図3の特性図を参照することにより、現在の空燃比A
BFを決定する(ステップ910)。なお、図3の特性
図は、マップ化されてROM73にあらかじめ格納され
ている。
Next, the output voltage value VAF of the upstream A / F sensor 45 is detected (step 906). Next, an operation of VAF ← VAF + DV is executed based on the upstream A / F sensor output voltage correction amount DV calculated by the sub air-fuel ratio feedback control described later, and the upstream A / F sensor output voltage VA is calculated.
F is corrected (step 908). By such a correction, the center of the air-fuel ratio fluctuation is gradually shifted until the target voltage is reached in the sub-air-fuel ratio feedback control. Then, by referring to the characteristic diagram of FIG. 3 based on the VAF after such correction, the current air-fuel ratio A
The BF is determined (step 910). The characteristic diagram of FIG. 3 is mapped and stored in the ROM 73 in advance.

【0035】次に、筒内空気量推定及び目標筒内燃料量
算出ルーチンにより既に算出されている筒内空気量MC
n 及び目標筒内燃料量FCRn (図8参照)に基づき、 FD0 ←MCn /ABF−FCRn なる演算により、実際に筒内で燃焼せしめられた燃料量
と目標筒内燃料量との差を求める(ステップ912)。
なお、このようにn回前の筒内空気量MCn 及び目標筒
内燃料量FCRn を採用する理由は、現在上流側A/F
センサ45により検出されている空燃比と実際の燃焼と
の時間差を考慮したためである。換言すれば、過去n回
分の筒内空気量MCi 及び目標筒内燃料量FCRi を記
憶しておく必要があるのは、そのような時間差のためで
ある。
Next, the cylinder air amount MC already calculated by the cylinder air amount estimation and target cylinder fuel amount calculation routines.
n and the target in-cylinder fuel amount FCR n (see FIG. 8), the calculation of FD 0 ← MC n / ABF-FCR n is used to calculate the difference between the fuel amount actually burned in the cylinder and the target in-cylinder fuel amount. The difference is obtained (step 912).
The reason for thus adopting n times before the cylinder air amount MC n and target cylinder fuel amount FCR n is now upstream A / F
This is because the time difference between the air-fuel ratio detected by the sensor 45 and the actual combustion is considered. In other words, there is necessary to store the cylinder air amount MC i and target cylinder fuel amount FCR i for the past n times are for such a time difference.

【0036】次いで、 DF←Kfp*FD0 +Kfs*ΣFDi なる演算により、比例・積分制御(PI制御)による燃
料補正量DFが決定される(ステップ914)。なお、
右辺第1項はPI制御の比例項であり、Kfpは比例項ゲ
インである。また、右辺第2項はPI制御の積分項であ
り、Kfsは積分項ゲインである。
Next, the fuel correction amount DF by the proportional / integral control (PI control) is determined by the calculation of DF ← K fp * FD 0 + K fs * ΣFD i (step 914). In addition,
The first term on the right side is a proportional term of PI control, and Kfp is a proportional term gain. The second term on the right side is an integral term of PI control, and K fs is an integral term gain.

【0037】図10は、サブ空燃比フィードバック制御
ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。この
ルーチンは、メイン空燃比フィードバック制御ルーチン
の場合よりも長い所定の時間周期で実行される。まず、
メイン空燃比フィードバックの場合と同様に、サブ空燃
比フィードバック制御を実行すべき条件が成立するか否
かを判定する(ステップ1002)。条件不成立の場合
には、上流側A/Fセンサ出力電圧補正量DVを0に設
定し(ステップ1012)、本ルーチンを終了する。
FIG. 10 is a flowchart showing the processing procedure of the sub air-fuel ratio feedback control routine. This routine is executed at a predetermined time period longer than that in the main air-fuel ratio feedback control routine. First,
As in the case of the main air-fuel ratio feedback, it is determined whether a condition for executing the sub air-fuel ratio feedback control is satisfied (step 1002). If the condition is not satisfied, the upstream side A / F sensor output voltage correction amount DV is set to 0 (step 1012), and this routine ends.

【0038】フィードバック条件成立時には、本ルーチ
ンの前回までの走行により得られている電圧差(実際に
検出されたO2 センサ出力電圧と目標O2 センサ出力電
圧との差)VDi を更新する。すなわち、第i(i=
0,1,…,p−1)回前のVDi を第“i+1”回前
のVDi+1 とする(ステップ1004)。これは、過去
p回分の電圧差VDi のデータをRAM74内に記憶
し、今回新たに電圧差VD 0 を算出するためである。
When the feedback condition is satisfied, this routine
Voltage difference obtained by the previous run of the
O detectedTwoSensor output voltage and target OTwoSensor output power
Pressure difference) VDiTo update. That is, the i-th (i =
VD before 0, 1, ..., p-1) timesiBefore the "i + 1" th
VDi + 1(Step 1004). This is the past
Voltage difference VD for p timesiData stored in RAM 74
Then, a new voltage difference VD 0This is for calculating.

【0039】次いで、O2 センサ46の出力電圧VOS
を検出する(ステップ1006)。次いで、そのVOS
及び目標O2 センサ出力電圧VOST(例えば0.5
V)に基づいて、 VD0 ←VOS−VOST なる演算を実行することにより、最新の電圧差VD0
求める(ステップ1008)。
Next, the output voltage VOS of the O 2 sensor 46
Is detected (step 1006). Then, the VOS
And the target O 2 sensor output voltage VOST (for example, 0.5
Based on V), the latest voltage difference VD 0 is obtained by executing the following operation: VD 0 ← VOS−VOST (step 1008).

【0040】最後に、 DV←Kvp*VD0 +Kvs*ΣVDi なる演算により、PI制御による上流側A/Fセンサ出
力電圧補正量DVを決定する(ステップ1010)。な
お、Kvp及びKvsは、それぞれ比例項及び積分項のゲイ
ンである。こうして求められた補正量DVは、前述した
ように、メイン空燃比フィードバック制御ルーチンにお
いて、上流側A/Fセンサによるフィードバック制御の
制御中心電圧を変化させるために使用される。なお本ル
ーチンは、下流側空燃比センサがO2 センサである場合
を示しているが下流側空燃比センサがA/Fセンサ(下
流側A/Fセンサ)である場合にも適用可能である。
[0040] Finally, DV ← by K vp * VD 0 + K vs * ΣVD it becomes operational, determining the upstream A / F sensor output voltage correction amount DV by PI control (step 1010). Note that K vp and K vs are the gains of the proportional term and the integral term, respectively. As described above, the correction amount DV thus obtained is used to change the control center voltage of the feedback control by the upstream A / F sensor in the main air-fuel ratio feedback control routine. Note that this routine shows a case where the downstream air-fuel ratio sensor is an O 2 sensor, but can also be applied to a case where the downstream air-fuel ratio sensor is an A / F sensor (downstream A / F sensor).

【0041】図11は、燃料噴射制御ルーチンの処理手
順を示すフローチャートである。このルーチンは、所定
のクランク角ごとに実行される。最初に、前述した筒内
空気量推定及び目標筒内燃料量算出ルーチンにおいて算
出された目標筒内燃料量FCR0 、およびメイン空燃比
フィードバック制御ルーチンにおいて算出されたフィー
ドバック補正量DFに基づき、 FI←FCR0 *α+DF+β なる演算を実行して、燃料噴射量FIを決定する(ステ
ップ1102)。なお、α及びβは、他の運転状態パラ
メータによって定まる乗算補正係数及び加算補正量であ
る。例えば、αには、吸気温センサ43、水温センサ4
4等の各センサからの信号に基づく基本的な補正が含ま
れ、また、βには、燃料の壁面付着量(過渡運転状態に
おいて吸気管圧力の変化に伴い変化する)の変化に基づ
く補正が含まれている。最後に、求められた燃料噴射量
FIを燃料噴射弁60の駆動制御回路77aにセットす
る(ステップ1104)。
FIG. 11 is a flowchart showing the processing procedure of the fuel injection control routine. This routine is executed every predetermined crank angle. First, based on the target in-cylinder fuel amount FCR 0 calculated in the above-described in-cylinder air amount estimation and target in-cylinder fuel amount calculation routine, and the feedback correction amount DF calculated in the main air-fuel ratio feedback control routine, FI ← The fuel injection amount FI is determined by executing the calculation of FCR 0 * α + DF + β (step 1102). Note that α and β are a multiplication correction coefficient and an addition correction amount determined by other operation state parameters. For example, α is the intake air temperature sensor 43, the water temperature sensor 4
4 includes a basic correction based on a signal from each sensor, and β includes a correction based on a change in the amount of fuel adhering to the wall surface (which changes with a change in the intake pipe pressure in a transient operation state). include. Finally, the obtained fuel injection amount FI is set in the drive control circuit 77a of the fuel injection valve 60 (step 1104).

【0042】図12はECU30で実行される劣化判定
メインルーチンのフローチャートであって、予め定めら
れた所定の時間間隔ごとに実行される。ステップ120
2において次式によりO2 センサ46の出力VOSのな
まし値VOSSMi を算出する。 VOSSMi =VOSSMi-1 +γ・(VOS−VOS
SMi-1 ) ここでγはなまし率、VOSSMi-1 は前回までのなま
し値である。ステップ1204において上流側A/Fセ
ンサ45の出力VAFおよびO2 センサ46のなまし値
VOSSMi の関数として劣化判定用出力VAFHを求
める。これは劣化判定にあたって上流側A/Fセンサ4
5の軌跡長とO2 センサ46の軌跡長との間で1対1の
対応を確保して誤判定を防止するための処理である。
FIG. 12 is a flowchart of a deterioration determination main routine executed by the ECU 30, which is executed at predetermined time intervals. Step 120
In 2 to calculate a name better value VOSSM i of the output VOS of the O 2 sensor 46 by the following equation. VOSSM i = VOSSM i−1 + γ · (VOS−VOS
SM i-1 ) where γ is the smoothing rate, and VOSSM i-1 is the smoothing value up to the previous time. In step 1204 determining the deterioration determination output VAFH as a function of the output VAF and O 2 sensor 46 for a better value VOSSM i of the upstream A / F sensor 45. This is because the upstream A / F sensor 4
This is a process for ensuring a one-to-one correspondence between the trajectory length of No. 5 and the trajectory length of the O 2 sensor 46 to prevent erroneous determination.

【0043】図13は上流側A/Fセンサ45の出力V
AFから劣化判定用出力VAFHを求めるための第1の
変換マップであって、横軸は上流側A/Fセンサ45の
出力VAF、縦軸は劣化判別用出力VAFHを示す。即
ちO2 センサ46のなまし値VOSSMが理論空燃比相
当である場合(ロ)であっても、O2 センサ46のいわ
ゆるZ特性によりO2 センサ46の出力の振れが大きい
ときはO2 センサ46の出力は飽和する。
FIG. 13 shows the output V of the upstream A / F sensor 45.
This is the first conversion map for obtaining the deterioration determination output VAFH from the AF, where the horizontal axis indicates the output VAF of the upstream A / F sensor 45 and the vertical axis indicates the deterioration determination output VAFH. That also O 2 sensor 46 for a better value VOSSM is a case where the corresponding stoichiometric air-fuel ratio (b), O 2 O 2 O 2 sensor when the deflection of the output is large sensor 46 by the so-called Z characteristic of the sensor 46 The output of 46 saturates.

【0044】従って上流側A/Fセンサ45の軌跡長と
2 センサ46の軌跡長との間で1対1の対応を維持す
るためには、触媒入りガスの空燃比の振れが大きいとき
には出力が飽和する(ロ)の実線で示すような特性の変
換関数とする必要がある。しかし三元触媒の平衡点、即
ち酸素ストレージ量が理論空燃比相当値からずれたとき
にもこの関数を使用するとO2 センサ46の出力特性が
変化するために誤判定を生じるおそれがある。
Therefore, in order to maintain a one-to-one correspondence between the trajectory length of the upstream A / F sensor 45 and the trajectory length of the O 2 sensor 46, the output is required when the fluctuation of the air-fuel ratio of the gas containing the catalyst is large. Is required to be a conversion function having characteristics as shown by the solid line in (b). However, if this function is used even when the equilibrium point of the three-way catalyst, that is, the oxygen storage amount deviates from the value corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, the output characteristics of the O 2 sensor 46 may change, which may cause erroneous determination.

【0045】そこで本発明においては、三元触媒の平衡
点のずれはO2 センサ46のなまし値VOSSMの理論
空燃比からのずれとなって現れることを利用して、なま
し値VOSSMによっても変換関数を変更している。即
ち三元触媒の平衡点がリッチ側にずれたときは()の
実線に示す変換関数を、リーン側にずれたときは(
の実線に示す変換関数を使用している。
Therefore, in the present invention, utilizing the fact that the deviation of the equilibrium point of the three-way catalyst appears as a deviation of the average value VOSSM of the O 2 sensor 46 from the stoichiometric air-fuel ratio, the average value VOSSM is also used. The conversion function has been changed. That is time when the balance point for the three-way catalyst is shifted to the rich side of the conversion function shown by the solid line in (c), it shifted to the lean side (A)
The conversion function shown by the solid line is used.

【0046】以上は三元触媒が劣化していない場合につ
いて説明したが、三元触媒の劣化が進むと酸素ストレー
ジ効果がなくなる結果O2 センサ46の振れが大きくな
り(イ)、(ロ)、(ハ)の破線に示すように触媒出ガ
ス空燃比の少しの変化で出力が飽和する。O2 センサ4
6の出力の飽和は誤判定を引き起こすため、本発明にお
いては上流側A/Fセンサ45の出力VAFは飽和する
が劣化判別用換算値が飽和しない範囲を劣化判定実行範
囲としている。
The case where the three-way catalyst has not deteriorated has been described above. However, as the three-way catalyst deteriorates, the oxygen storage effect disappears, resulting in a large swing of the O 2 sensor 46 (a), (b), As shown by the broken line (c), the output is saturated with a small change in the catalyst output gas air-fuel ratio. O 2 sensor 4
6, the output VAF of the upstream A / F sensor 45 is saturated.
The range in which the conversion value for deterioration determination does not saturate is the deterioration determination execution range.

【0047】即ち、O2 センサ46のなまし値VOSS
Mをパラメータとして、例えば(イ)〜(ハ)に示す3
種類のグラフをマップとして記憶することにより上流側
A/Fセンサ45の出力VAFを劣化判別用出力VAF
Hに変換する。なお劣化判別用出力VAFHに変換する
上流側A/Fセンサ出力VAFは、サブ空燃比フィード
バック制御を実行する場合はメイン空燃比フィードバッ
ク制御ルーチンのステップ908で補正されたものが使
用され、サブ空燃比フィードバック制御を実行しない場
合は上流側A/Fセンサ出力VAFがそのまま使用され
る。
That is, the smoothed value VOSS of the O 2 sensor 46
Using M as a parameter, for example, 3 shown in (a) to (c)
The output VAF of the upstream side A / F sensor 45 is stored as a map, and the output VAF of the upstream
Convert to H When the sub-air-fuel ratio feedback control is performed, the upstream A / F sensor output VAF converted into the deterioration determination output VAFH is the one corrected in step 908 of the main air-fuel ratio feedback control routine. When the feedback control is not performed, the upstream A / F sensor output VAF is used as it is.

【0048】次に、ステップ1206において上流側A
/Fセンサ45の出力VAFおよびO2 センサ46のな
まし値VOSSMの関数として上流側A/Fセンサ45
の出力VAFの下限値TVAFLおよび上限値TVAF
Rを求める。 TVAFL=TVAFL(VAF,VOSSM) TVAFR=TVAFR(VAF,VOSSM) なお、下限値TVAFLおよび上限値TVAFRは判定
実行範囲(図13)のリーン側端点およびリッチ側端点
として求められる。
Next, in step 1206, the upstream A
As a function of the output VAF of the A / F sensor 45 and the smoothing value VOSSM of the O 2 sensor 46, the upstream A / F sensor 45
Lower limit value TVAFL and upper limit value TVAF of output VAF
Find R. TVAFL = TVAFL (VAF, VOSSM) TVAFR = TVAFR (VAF, VOSSM) Note that the lower limit value TVAFL and the upper limit value TVAFR are obtained as the lean end point and the rich end point of the determination execution range (FIG. 13).

【0049】ステップ1208において上流側A/Fセ
ンサ45の出力VAFが下限値TVAFRと上限値TV
AFLの間にあるかを判定する。上流側A/Fセンサ4
5の出力VAFが下限値TVAFRと上限値TVAFL
の間にあるときは、誤判定のおそれはないものとして劣
化判定を実施するためにステップ1210に進む。逆に
上流側A/Fセンサ45の出力VAFが下限値TVAF
Rと上限値TVAFLの間にないときは、誤判定を回避
するために直接このルーチンを終了する。
In step 1208, the output VAF of the upstream A / F sensor 45 is set to the lower limit TVAFR and the upper limit TV
It is determined whether it is during the AFL. Upstream A / F sensor 4
5 is lower limit TVAFR and upper limit TVAFL
If it is, the process proceeds to step 1210 to determine that there is no risk of erroneous determination and to perform the deterioration determination. Conversely, the output VAF of the upstream A / F sensor 45 is lower than the lower limit TVAF.
If it is not between R and the upper limit TVAFL, this routine is ended directly to avoid erroneous determination.

【0050】ステップ1210では、三元触媒の劣化判
別用モニター条件が成立しているかを判定する。なお三
元触媒の劣化判別は以下の条件が全て成立しているとき
に実行される。 (1)上流側A/Fセンサ45による空燃比フィードバ
ック制御が実行中であること。 (2)O2 センサ46による空燃比フィードバック制御
が実行中であること。 (3)内燃機関負荷が所定値以上であること。
In step 1210, it is determined whether the monitoring condition for determining the deterioration of the three-way catalyst is satisfied. The deterioration of the three-way catalyst is determined when all of the following conditions are satisfied. (1) The air-fuel ratio feedback control by the upstream A / F sensor 45 is being executed. (2) The air-fuel ratio feedback control by the O 2 sensor 46 is being executed. (3) The internal combustion engine load is equal to or more than a predetermined value.

【0051】従って、上記(1)〜(3)のいづれかの
条件が成立していないときは、劣化判定を行わずに直接
このルーチンを終了する。逆に上記(1)〜(3)のす
べての条件が成立しているときは、ステップ1212で
軌跡長算出処理を、ステップ1214で劣化判別処理を
実行してこのルーチンを終了する。なお軌跡長算出処理
および劣化判別処理の詳細については後述する。
Therefore, when any of the above conditions (1) to (3) is not satisfied, this routine is directly terminated without performing the deterioration judgment. Conversely, if all of the above conditions (1) to (3) are satisfied, the trajectory length calculation processing is executed in step 1212, and the deterioration determination processing is executed in step 1214, and this routine ends. The details of the trajectory length calculation processing and the deterioration determination processing will be described later.

【0052】図14はステップ1212で実行される軌
跡長算出処理のフローチャートであって、次式を用いて
劣化判別用出力VAFHに基づいて上流側A/Fセンサ
45の出力の軌跡長LVAFHを求める(ステップ12
a)。 LVAFH=LVAFH+|VAFH−VAFHO| ここでVAFHOは前回実行時の劣化判別用出力であ
る。
FIG. 14 is a flowchart of the trajectory length calculation processing executed in step 1212. The trajectory length LVAFH of the output of the upstream A / F sensor 45 is obtained based on the deterioration determination output VAFH using the following equation. (Step 12
a). LVAFH = LVAFH + | VAFH−VAFHO | Here, VAFHO is a deterioration determination output at the time of the previous execution.

【0053】次に、次式を用いてO2 センサ46の出力
の軌跡長LVOSを求める(ステップ12b)。 LVOS=LVOS+|VOS−VOSO| ここでVOSOは前回実行時のO2 センサ46の出力で
ある。そして、次回の実行に備えて今回の劣化判別用出
力VAFHおよび下流側O2センサ出力VOSをそれぞ
れVAFHO、VOSOに置き換えた後(ステップ12
c)、この処理を終了する。
Next, the locus length LVOS of the output of the O 2 sensor 46 is determined using the following equation (step 12b). LVOS = LVOS + | VOS−VOSO | where VOSO is the output of the O 2 sensor 46 at the time of the previous execution. Then, after the current deterioration determination output VAFH and the downstream O 2 sensor output VOS are replaced with VAFHO and VOSO, respectively, in preparation for the next execution (step 12).
c), this process ends.

【0054】図15はステップ1214で実行される劣
化判別処理のフローチャートであって、モニタ時間を計
測するためのカウンタCTIMEをインクリメントし
(ステップ14a)、カウンタCTIMEが所定値C0
を以上となったかを判別する(ステップ14b)。所定
のモニタ時間が経過したときはステップ14c〜14i
の処理を行う。
FIG. 15 is a flowchart of the deterioration determination process executed in step 1214. The counter CTIME for measuring the monitoring time is incremented (step 14a), and the counter CTIME is set to a predetermined value C 0.
Is determined (step 14b). Steps 14c to 14i when the predetermined monitor time has elapsed
Is performed.

【0055】即ちまず上流側A/Fセンサ出力軌跡長L
VAFHに基づいて三元触媒の劣化判別のためのしきい
値Lref を算出する(ステップ14c)。 Lref = Lref (LVAFH) 次にO2 センサ出力軌跡長LVOSがしきい値Lref
上であるか、即ち三元触媒が劣化しているかを判別する
(ステップ14d)。
That is, first, the output locus length L of the upstream A / F sensor
Calculating a threshold value L ref for determining the deterioration of the three-way catalyst based on VAFH (step 14c). L ref = or L ref (LVAFH) then the O 2 sensor output trajectory length LVOS is above the threshold value L ref, i.e. to determine whether the three-way catalyst has deteriorated (step 14d).

【0056】そして三元触媒が劣化していると判別され
たときは、アラームフラグALMCCを "1" に設定
(ステップ14e)し、アラームを付勢(ステップ14
f)してステップ14hに進む。逆に三元触媒が劣化し
ていないと判別されたときは、アラームフラグALMC
Cを "0" に設定(ステップ14g)して、ステップ1
4hに進む。
If it is determined that the three-way catalyst has deteriorated, the alarm flag ALMCC is set to "1" (step 14e) and the alarm is activated (step 14).
f) and proceed to step 14h. Conversely, if it is determined that the three-way catalyst has not deteriorated, the alarm flag ALMC
C is set to "0" (step 14g), and step 1
Proceed to 4h.

【0057】ステップ14hにおいてアラームフラグA
LMCCをB−RAM79に記憶する。これは修理点検
時に判別結果を読み出すための処置である。さらに次回
の処理に備えて、モニター時間カウンタCTIME、上
流側A/Fセンサ出力軌跡長LVAFHおよびO2 セン
サ出力軌跡長LVOSをリセットして(ステップ14
i)この処理を終了する。
In step 14h, the alarm flag A
The LMCC is stored in the B-RAM 79. This is a procedure for reading out the determination result at the time of repair and inspection. Further preparation for the next process, resets the monitoring time counter CTIME, the upstream A / F sensor output trajectory length LVAFH and O 2 sensor output locus length LVOS (Step 14
i) This process ends.

【0058】なお、所定のモニタ時間が経過していない
ときは直接この処理を終了する。以上は三元触媒の下流
に設置される空燃比センサがO2 センサである場合につ
いて説明したが、本発明は三元触媒の下流に設置される
空燃比センサがA/Fセンサである場合にも適用可能で
ある。この場合の処理は上記とほぼ同一であるので、相
違点のみを説明する。
If the predetermined monitor time has not elapsed, this processing is directly terminated. Although the case where the air-fuel ratio sensor installed downstream of the three-way catalyst is an O 2 sensor has been described above, the present invention relates to a case where the air-fuel ratio sensor installed downstream of the three-way catalyst is an A / F sensor. Is also applicable. Since the processing in this case is almost the same as the above, only the differences will be described.

【0059】図1は上流側および下流側空燃比センサ
としてA/Fセンサが使用された場合の説明図であっ
て、横軸は時間を表し、上段は上流側A/Fセンサ45
の出力VAF(実線)および劣化判別用出力VAFH
(破線)を、下段は下流側A/Fセンサ46の出力VA
FR(実線)およびそのなまし値VAFRSM(破線)
を表す。
FIG. 16 is an explanatory diagram in the case where an A / F sensor is used as the upstream and downstream air-fuel ratio sensors. The horizontal axis represents time, and the upper part shows the upstream A / F sensor 45.
Output VAF (solid line) and deterioration determination output VAFH
(Broken line), and the lower row shows the output VA of the downstream A / F sensor 46.
FR (solid line) and its average value VAFRSM (dashed line)
Represents

【0060】即ち時刻t1 以前は下流側A/Fセンサ4
6のなまし値VAFRSMはリッチであり、触媒入りガ
スの空燃比のリーンスパイクはほぼそのまま現れるのに
対し、小さいリッチスパイクは現れない。時刻t1 で下
流側A/Fセンサ46のなまし値VAFRSMは理論空
燃比となり、触媒入りガスの空燃比のリーンスパイクお
よびリッチスパイクは劣化判別用出力VAFHにほぼそ
のまま現れる。
That is, before time t 1, the downstream A / F sensor 4
The average value VAFRSM of 6 is rich, and while the lean spike of the air-fuel ratio of the gas containing the catalyst appears almost as it is, a small rich spike does not appear. Downstream A / F sensor 46 of a better value VAFRSM at time t 1 becomes the stoichiometric air-fuel ratio, a lean spike and rich spike of the air-fuel ratio of the catalyst entering gas is almost appears as it is to the deterioration determining output VAFH.

【0061】時刻t2 以後は下流側A/Fセンサ46の
なまし値VAFRSMはリーンであり、触媒入りガスの
空燃比のリッチスパイクはほぼそのまま現れるのに対
し、小さいリーンスパイクは変換関数で除去されてしま
う。従って変換関数は上記特性を補償するように決定す
ることが必要である。図17は本実施例の第2の変換マ
ップであって、横軸に上流側空燃比センサ出力VAF、
縦軸に劣化判定用変換VAFHをとる。
After time t 2, the smoothed value VAFRSM of the downstream A / F sensor 46 is lean, and the rich spike in the air-fuel ratio of the gas containing the catalyst appears almost as it is, while the small lean spike is removed by the conversion function. Will be done. Therefore, the conversion function needs to be determined so as to compensate for the above characteristics. FIG. 17 is a second conversion map of the present embodiment, in which the horizontal axis represents the output VAF of the upstream air-fuel ratio sensor,
The vertical axis represents the conversion VAFH for deterioration determination.

【0062】即ち下流側A/Fセンサ46のなまし値V
AFRSMが理論空燃比であるとき(ロ)は、ほぼ劣化
判定用変換VAFHは上流側空燃比センサ出力VAFに
比例する。しかし下流側A/Fセンサ46のなまし値V
AFRSMがリーンであるとき(イ)はリッチ側の小さ
い変化に対しては変換値を "0" とし、下流側A/Fセ
ンサ46のなまし値VAFRSMがリッチであるとき
(ハ)はリーン側の小さい変化に対しては変換値を "
0" としている。
That is, the smoothed value V of the downstream A / F sensor 46
When AFRSM is the stoichiometric air-fuel ratio (b), the conversion VAFH for deterioration determination is almost proportional to the upstream-side air-fuel ratio sensor output VAF. However, the average value V of the downstream A / F sensor 46
When the AFRSM is lean (a), the conversion value is set to "0" for a small change on the rich side, and when the smoothed value VAFRSM of the downstream A / F sensor 46 is rich (c), the conversion side is lean. For small changes in
0 ".

【0063】従って図18に示すマップを用いて劣化判
定ルーチン(図12)のステップ1204で変換を行え
ばよい。さらに下流側空燃比センサがA/Fセンサであ
る場合にはセンサ出力の飽和特性による誤判定のおそれ
がないため、劣化判定メインルーチン(図12)におけ
るステップ1206および1208は実行する必要はな
い。
Therefore, conversion may be performed in step 1204 of the deterioration determination routine (FIG. 12) using the map shown in FIG. Further, when the downstream air-fuel ratio sensor is an A / F sensor, there is no possibility of erroneous determination due to the saturation characteristic of the sensor output, so that steps 1206 and 1208 in the deterioration determination main routine (FIG. 12) need not be executed.

【0064】[0064]

【発明の効果】請求項1、3及び4〜6に係る内燃機関
の触媒劣化判別装置によれば、三元触媒内の酸素収支の
平衡点の変動に応じた関数を使用して上流側空燃比セン
サの出力を劣化判別用出力に換算することにより、三元
触媒内の酸素収支の平衡点の変動に係わらず三元触媒の
劣化判別精度を維持することが可能となる。
According to the catalyst deterioration judging device for an internal combustion engine according to the first , third and fourth to sixth aspects, the upstream side air space is calculated using a function corresponding to the variation of the equilibrium point of the oxygen balance in the three-way catalyst. By converting the output of the fuel ratio sensor to the output for determining the deterioration, it is possible to maintain the accuracy of determining the deterioration of the three-way catalyst regardless of the fluctuation of the equilibrium point of the oxygen balance in the three-way catalyst.

【0065】請求項2に係る内燃機関の触媒劣化判別装
置によれば、三元触媒内の酸素収支の平衡点の変動を下
流側空燃比センサ出力の移動平均値によって知ることが
可能となる。請求項7及び8に係る内燃機関の触媒劣化
判別装置によれば、上流側A/Fセンサの出力が上下限
値を越えたときは劣化判別を中止することにより、上流
側A/Fセンサ出力の振幅が過大となった場合にも誤判
別の発生を防止することが可能となる。
According to the catalyst deterioration determining apparatus for an internal combustion engine according to the second aspect, it is possible to know the fluctuation of the equilibrium point of the oxygen balance in the three-way catalyst by the moving average value of the output of the downstream air-fuel ratio sensor. According to the catalyst deterioration judging device for an internal combustion engine according to the seventh and eighth aspects, when the output of the upstream A / F sensor exceeds the upper and lower limit values, the deterioration judgment is stopped, so that the output of the upstream A / F sensor is reduced. Can be prevented from being erroneously determined even when the amplitude of.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる内燃機関の触媒劣化判別装置の
基本構成図である。
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図2】O2 センサの検出特性図である。FIG. 2 is a detection characteristic diagram of an O 2 sensor.

【図3】A/Fセンサの検出特性図である。FIG. 3 is a detection characteristic diagram of an A / F sensor.

【図4】課題の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a problem.

【図5】本発明にかかる内燃機関の触媒劣化判別装置の
実施例の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of an embodiment of a catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine according to the present invention.

【図6】ECUの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an ECU.

【図7】目標筒内燃料量算出ルーチンのフローチャート
である。
FIG. 7 is a flowchart of a target in-cylinder fuel amount calculation routine.

【図8】RAM内記憶状態の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a storage state in a RAM.

【図9】メイン空燃比フィードバック制御ルーチンのフ
ローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart of a main air-fuel ratio feedback control routine.

【図10】サブ空燃比フィードバック制御ルーチンのフ
ローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart of a sub air-fuel ratio feedback control routine.

【図11】燃料噴射制御ルーチンのフローチャートであ
る。
FIG. 11 is a flowchart of a fuel injection control routine.

【図12】劣化判定メインルーチンのフローチャートで
ある。
FIG. 12 is a flowchart of a deterioration determination main routine.

【図13】第1の変換マップである。FIG. 13 is a first conversion map.

【図14】軌跡長算出処理のフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart of a trajectory length calculation process.

【図15】劣化判別処理のフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart of a deterioration determination process.

【図16】上流側および下流側空燃比センサをA/Fセ
ンサとした場合の説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram in the case where the upstream and downstream air-fuel ratio sensors are A / F sensors.

【図17】第2の変換マップである。FIG. 17 is a second conversion map.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20…内燃機関 41…バキュームセンサ 38…触媒コンバータ 45…上流側A/Fセンサ 46…下流側O2 センサ 50…基準位置検出用センサ 51…クランク角度検出用センサ 64…ディストリビュータ 70…ECUReference Signs List 20 internal combustion engine 41 vacuum sensor 38 catalytic converter 45 upstream A / F sensor 46 downstream O 2 sensor 50 reference position detection sensor 51 crank angle detection sensor 64 distributor 90 ECU

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/08 - 3/38 F01N 9/00 - 11/00 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/08-3/38 F01N 9/00-11/00 F02D 41/00-41/40 F02D 43 / 00-45/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気通路に設けられた排気浄
化触媒の上流側に設けられ、排気ガス中の酸素濃度にほ
ぼ比例する出力特性を有する上流側空燃比センサと、 前記上流側空燃比センサの出力に応じて機関空燃比が目
標空燃比となるようにフィードバック制御する空燃比フ
ィードバック制御手段と、 前記排気浄化触媒の下流側に設けられ、排気ガス中の酸
素濃度に応じた出力特性を有する下流側空燃比センサ
と、 前記下流側空燃比センサの出力に基づいて前記排気浄化
触媒の空燃比中心値を推定する空燃比中心値推定手段
と、 前記空燃比中心値推定手段で推定された前記排気浄化触
媒中の空燃比中心値に応じて前記上流側空燃比センサの
出力を劣化判別用出力に換算する上流側空燃比センサ出
力換算手段と、 前記空燃比フィードバック制御手段による空燃比フィー
ドバック制御の実行中の所定期間内に前記上流側空燃比
センサ出力換算手段により換算された劣化判別用出力と
前記下流側空燃比センサの出力に基づいて前記排気浄化
触媒の劣化を判別する触媒劣化判別手段と、を具備する
内燃機関の触媒劣化判別装置。
An upstream air-fuel ratio sensor provided upstream of an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and having an output characteristic substantially proportional to an oxygen concentration in exhaust gas; Air-fuel ratio feedback control means for performing feedback control so that the engine air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio in accordance with the output of the sensor; provided on the downstream side of the exhaust gas purification catalyst, and having an output characteristic corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas. A downstream air-fuel ratio sensor, an air-fuel ratio center value estimating means for estimating an air-fuel ratio center value of the exhaust purification catalyst based on an output of the downstream air-fuel ratio sensor, and an air-fuel ratio center value estimating means. An upstream air-fuel ratio sensor output conversion means for converting the output of the upstream air-fuel ratio sensor into a deterioration determination output according to the air-fuel ratio center value in the exhaust purification catalyst; and the air-fuel ratio feedback. Control means for determining the deterioration of the exhaust gas purification catalyst based on the output for the deterioration determination and the output of the downstream air-fuel ratio sensor converted by the upstream air-fuel ratio sensor output conversion means within a predetermined period during the execution of the feedback control. And a catalyst deterioration determining means for determining whether the catalyst has deteriorated.
【請求項2】 前記空燃比中心値推定手段が、 前記下流側空燃比センサ出力の時間的移動平均値を演算
するものである請求項1に記載の内燃機関の触媒劣化判
別装置。
2. The catalyst deterioration judging device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio center value estimating means calculates a temporal moving average value of the output of the downstream air-fuel ratio sensor.
【請求項3】 前記上流側空燃比センサ出力換算手段
が、 前記上流側空燃比センサの出力の振幅が大きくなると劣
化判別用出力が飽和する換算特性を使用して前記上流側
空燃比センサの出力を劣化判別用出力に換算するもので
ある請求項1又は2に記載の内燃機関の触媒劣化判別装
3. The upstream air-fuel ratio sensor output conversion means.
However, when the amplitude of the output of the upstream air-fuel ratio sensor increases,
Using the conversion characteristic that the output for
The output of the air-fuel ratio sensor is converted into the output for deterioration determination.
3. A device for determining catalyst deterioration of an internal combustion engine according to claim 1 or 2.
Place .
【請求項4】 前記上流側空燃比センサ出力換算手段
が、 前記空燃比中心値推定手段において前記排気浄化触媒の
空燃比中心値がリッチ側にあると判断された場合には、
前記上流側空燃比センサの出力がリッチであるときに劣
化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使用
して前記上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に
換算するリッチ側換算手段を具備する請 求項1又は2に
記載の内燃機関の触媒劣化判別装置
4. An upstream air-fuel ratio sensor output conversion means.
However, in the air-fuel ratio center value estimating means,
If it is determined that the air-fuel ratio center value is on the rich side,
Poor when the output of the upstream air-fuel ratio sensor is rich.
Uses conversion characteristics to correct the output for discrimination to the stoichiometric air-fuel ratio
To output the output of the upstream air-fuel ratio sensor to a deterioration determination output.
The Motomeko 1 or 2 comprising a rich-side conversion means for converting
An apparatus for determining catalyst deterioration of an internal combustion engine according to claim 1 .
【請求項5】 前記上流側空燃比センサ出力換算手段
が、 前記空燃比中心値推定手段において前記排気浄化触媒の
空燃比中心値がリーン側にあると判断された場合には、
前記上流側空燃比センサの出力がリーンであるときに劣
化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使用
して前記上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に
換算するリーン側換算手段を具備する請求項1又は2に
記載の内燃機関の触媒劣化判別装置
5. The upstream air-fuel ratio sensor output conversion means.
However, in the air-fuel ratio center value estimating means,
If it is determined that the air-fuel ratio center value is on the lean side,
Poor when the output of the upstream air-fuel ratio sensor is lean.
Uses conversion characteristics to correct the output for discrimination to the stoichiometric air-fuel ratio
To output the output of the upstream air-fuel ratio sensor to a deterioration determination output.
3. The method according to claim 1, further comprising a lean-side conversion means for performing conversion.
An apparatus for determining catalyst deterioration of an internal combustion engine according to claim 1 .
【請求項6】 前記上流側空燃比センサ出力換算手段
が、 前記空燃比中心値推定手段において前記排気浄化触媒の
空燃比中心値がリッチ側にあると判断された場合には、
前記上流側空燃比センサの出力がリッチであるときに劣
化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使用
して前記上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に
換算するリッチ側換算手段と、 前記空燃比中心値推定手段において前記排気浄化触媒の
空燃比中心値がリーン側にあると判断された場合には、
前記上流側空燃比センサの出力がリーンであるときに劣
化判別用出力を理論空燃比側に補正する換算特性を使用
して前記上流側空燃比センサの出力を劣化判別用出力に
換算するリーン側換算手段を具備する請求項1又は2に
記載の内燃機関の触媒劣化判別装置
6. An upstream air-fuel ratio sensor output conversion means.
However, in the air-fuel ratio center value estimating means,
If it is determined that the air-fuel ratio center value is on the rich side,
Poor when the output of the upstream air-fuel ratio sensor is rich.
Uses conversion characteristics to correct the output for discrimination to the stoichiometric air-fuel ratio
To output the output of the upstream air-fuel ratio sensor to a deterioration determination output.
Rich side conversion means for converting, and the air-fuel ratio center value estimation means,
If it is determined that the air-fuel ratio center value is on the lean side,
Poor when the output of the upstream air-fuel ratio sensor is lean.
Uses conversion characteristics to correct the output for discrimination to the stoichiometric air-fuel ratio
To output the output of the upstream air-fuel ratio sensor to a deterioration determination output.
3. The method according to claim 1, further comprising a lean-side conversion means for performing conversion.
An apparatus for determining catalyst deterioration of an internal combustion engine according to claim 1 .
【請求項7】 前記下流側空燃比センサが酸素濃度セン
サであり、 前記空燃比中心値推定手段で推定された排気浄化触媒中
の空燃比中心値に基づいて前記上流側空燃比センサ出力
に対する上下限値を決定する上下限値決定手段と、 前記上流側空燃比センサ出力が前記上下限値決定手段で
決定された上下限値を越えたときには前記劣化判別手段
による排気浄化触媒の劣化判別を中止する劣化判別中止
手段をさらに具備する請求項1に記載の内燃機関の触媒
劣化判別装置。
7. The air-fuel ratio sensor according to claim 1, wherein the downstream air-fuel ratio sensor is an oxygen concentration sensor, and the upper air-fuel ratio sensor output based on the air-fuel ratio center value in the exhaust purification catalyst estimated by the air-fuel ratio center value estimating means. Upper and lower limit value determining means for determining a lower limit value, and when the output of the upstream air-fuel ratio sensor exceeds the upper and lower limit value determined by the upper and lower limit value determining means, the determination of deterioration of the exhaust purification catalyst by the deterioration determining means is stopped. 2. The catalyst deterioration determination device for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a deterioration determination stop unit that performs the determination.
【請求項8】 前記上下限値決定手段が、前記上流側空
燃比センサ出力換算手段により換算された劣化判別用出
力は飽和しないが、前記上流側空燃比センサの出力が飽
和し始める値を上下限値とする請求項5に記載の内燃機
関の触媒劣化判別装置。
8. The apparatus according to claim 7, wherein said upper / lower limit value determining means is provided with said upstream-side empty space.
Deterioration determination output converted by the fuel ratio sensor output conversion means
Although the power does not saturate, the output of the upstream air-fuel ratio sensor becomes saturated.
6. The internal combustion engine according to claim 5, wherein a value at which summing is started is set as an upper and lower limit value.
Seki's catalyst deterioration determination device.
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